现阶段风电新能源与并网技术运行的探讨.pdf

Telecom Power Technology 87 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 Telecom Power Technology 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期电源与节能技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.15.028现阶段风电新能源与并网技术运行的探讨闫炯炯（国家电投集团安徽电力有限公司，安徽 合肥 230041）摘要：在社会的长期发展过程中，大众对于资源的需求逐渐提升。随着不可再生资源的逐渐减少，各国逐渐注重对新能源技术的开发运用，以缓解当前的能源危机。基于该背景，阐述风电新能源的基本特点和发展现状，探讨风电并网技术，并分析当前技术运行存在的问题，提出有效的改善措施。关键词：风电；新能源；并网技术Discussion on the Operation of Wind Power New Energy in Grid Connection Technology at the Current StageYAN Jiongjiong(State Power Investment Group Anhui Electric Power Co.,Ltd.,Hefei 230041,China)Abstract:In the long-term development process of society,the publics demand for resources has gradually increased.With the gradual reduction of non Renewable resource,countries have gradually focused on the development and application of new energy technologies to alleviate the current Energy crisis.Based on this background,this article elaborates on the basic characteristics and current development status of wind power new energy,explores wind power grid connection technology,and explains the problems in current technology operation,proposing effective improvement measures.Keywords:wind power;new energy;grid connection technology0 引 言风能作为可再生的清洁能源，在使用过程中基本不会产生较大的污染问题，在各个国家已经得到了广泛应用。与其他国家相比，我国风力能源具有较大的运用优势。随着大众对能源需求的不断增加，新能源电力系统的单机容量和并网规模不断提升，对并网技术的运行要求提出了更高标准。基于该背景，文章研究现阶段风电新能源与并网技术的应用。1 风电新能源的基本特点及发展现状1.1 基本特点概述风电新能源主要是运用相应的设备将风能转化为电能，并将其应用于社会生产和日常生活，能够减少对不可再生能源的消耗。风电新能源的运用具有诸多优势，但也存在一些缺点。首先，稳定性差。风电新能源作为过程性能源，受外界影响因素较大，具有一定的随机性，且难以受人控制，在短时间内容易发生巨大变化，导致供应电量不稳定。其次，储存困难。我国虽然风力能源较为丰富，但是总体储存量较小，主要原因是风电新能源储存成本高。再次，工作效率低。在实际运行过程中，风轮机的工作效率难以达到理想目标，影响了风电能源的持续发展。最后，位置偏僻。风电场的建设区域一般距离中心区的距离较远，且电网结构较为脆弱，需要强大的风电输送工程作为支持。当需要进行大规模能源开发时，工程量较大，且机械设备的效率难以达到理想目标，给风电新能源的发展造成了一定阻碍1,2。1.2 发展现状与发达国家相比，我国对风电新能源技术的研究起步较晚，在国家政策和财政的支持下，才得以持续发展。我国对新能源技术研究的不断深入，改善了传统大量依赖进口的发展形式，加大了自主创新力度，充分运用智能化技术增强了该项技术在市场上的核心竞争力。2016 年，我国海上新增装机 150 多台。2018 年，我国不同地区风电新增装机容量以及占比如表 1 所示。表 1 2018 年我国不同地区风电新增装机容量以及占比地区分类新增装机容量/MW同期国内新增装机占比/%东北地区6703.2华北地区4 86523.3华中地区4 08819.5华南地区1 9009.7西南地区1 1755.8西北地区3 00014.52 风电并网技术探讨分析2.1 风电并网仿真技术风电并网仿真技术主要是通过建立模型模拟风收稿日期：2023-06-05作者简介：闫炯炯（1987），男，安徽合肥人，本科，工程师，主要从事新能源工程建设、生产运营工作。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 88 力发电系统运行过程中的各项情况，从而使技术人员发现并及时处理系统运行中出现的各种问题。目前，我国市场上存在较多的风电机组，而不同机组之间的特性存在一定差异，因此建立具有较强适应性的模型存在较大难度。同时，风电并网技术在实际运用过程中可能会出现大规模失控和不确定性问题，导致目前的仿真技术难以适应多样化需求。现阶段，我国不同类型的风电机组已经建立了约 160 种模型，以实际测量参数为依据，促使风电并网技术广泛发展，并逐渐占据世界领先地位。2.2 风电功率预测技术风电功率预测技术是风电并网中的关键技术，通过在一定时间内预测风电功率并建立相应的数字模型，帮助技术人员更好地掌握风电波动规律，从而有效控制风电的不确定性对系统的影响，增强系统的稳定性和可靠性。预测技术主要分为超短期、短期和中长期功率预测 3 种类型。超短期预测主要指预测时间在 5 h 以内，短期预测时间则指 3 d。通过预测风电功率，促使技术人员调节风电系统的功率，将输送功率始终保持在稳定状态，从而提高发电厂的经济效益。目前，我国的风力发电厂已经能够熟练运用各项预测技术，经过长时间的开发利用，已经逐渐形成完善有效的预测体系，改善了传统工作中存在的各种问题，提高了预测结果的准确性。华东的风电功率预测数据分析结果如表 2 所示。表 2 华东的风电功率预测数据分析结果参数预测周期/d准确率/%合格率/%均方误差0.6172.5092.347.69767.4880.2532.390.7170.1595.406.89778.2568.9834.150.8168.4468.685.89766.6779.2736.352.3 实验检测技术分析为有效提高风电并网的性能，需要进行专业试验。根据试验结果，在不断提高试验检测的基础上，提高风电机组的整体水平，保证系统的稳定性和安全性。目前，我国风电场的并网检测主要包括风电场和风电机并网检测 2 部分。风电机试验主要检测电能质量、低电压穿透能力、有功调节能力以及无功调节能力等多方面性能参数。风电场并网检测主要检测风电场内风电机组的性能及其并网性能参数。我国风电场内各类机组的数量种类较多，对于试验检测的需求相对较高，需要建立完善的检测平台，提高操作人员的专业性，从而有效降低工作实施的难度，保证检测结果的准确性3。2.4 电力调度技术分析对风电并网技术的优化调整是提高风电并网稳定性的有效方式。优化电力调度的过程中，需要结合功率预测结果，提前预留电网系统正常运行的空间，从而确保风电并网的效率。目前，我国主要采用时序递进的风电调度方法，具有较强的科学性。该调度方式能够有效应对实际运行过程中的不确定性，合理调度风电资源。同时，需要深入分析风电优化调度系统，降低系统中存在的不确定性，保证系统运行的安全性和稳定性。3 我国风电新能源并网运行存在的问题3.1 电能质量问题风电对于电网质量的影响主要是闪变和谐波污染。通常情况下，在风力发电的过程中会产生强烈的冲击，因此并网时主要选择软并网技术。如果实际风速超出切出风速，那么风电机可能会出现超出额定状态的现象。该种情况下，出于自我保护的目的，发电机组会自动停止工作。如果场地内所有机器都处于同步运行状态，会严重影响配电网的整体运行效率，导致系统出现故障。同时，风电机组在正常运行过程中会产生谐波污染问题。谐波的周期和频率都较小，并且谐波的产生与风电机组存在直接关系。如果工作人员能够正确安装机组，那么能显著降低谐波的污染概率。3.2 电网调度问题风能具有一定的随机性，难以准确预测风电系统的运行情况，导致无法提前制定电网调度计划。风电调峰过程中，由于负载调节能力有限，会影响风电场的实际运行情况。若电网难以有效调节电场的功率波动，应及时限制电网功率，避免影响整个电力系统的正常运行。4 完善风电并网技术的有效措施4.1 加强完善风电并网性能风电项目工程的实施效果会直接影响风电并网的性能。相关工作人员需要严格按照相关规定进行工作，深入施工现场，全方位监督和管理工程项目的实施情况。一旦发现内部存在问题，就及时制定有效的解决措施，并向上级部门汇报，明确产生问题的原因，采取针对性措施，从而有效提升风电工程的工作质量和实施效果。有效管理项目工程是风电场前期工作的重要准备阶段。工作质量对风电并网的性能具有重要影响，因此需要加强对项目工程管理的质量管控，有效增强风电并网的整体运行性能，保证技术实行的稳 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 89 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 闫炯炯：现阶段风电新能源 与并网技术运行的探讨定性和安全性。4.2 缓解风电电网运行压力风电电网运行过程中产生的功率损耗可以分为有功损耗和无功损耗 2 种类型。需要全方位研究功率损耗，有效解决风电电力线路中存在的问题。采取相应措施降低功率损耗，能够有效减少系统的用电负荷，提高设备的使用寿命。对于有功损耗，通过合理安排导线路径，最大限度地降低导线中电阻的压力，从而降低风电系统的有功损耗。对于无功功率，主要根据风电场的实际情况选择合适的变压器，采取针对性的措施补偿无功功率，从而降低系统的无功损耗。目前，我国的风电场通常运用整合电网资源和并联电容器等多种补偿方式，有效缓解风电并网运行的工作压力，有效提高系统整体的安全性和稳定性。我国风电场通常建设在较为偏远的区域，风力资源较为充足，对于风力发电的适用性较高，但输电线路较长，有时会造成严重的电能损耗问题，影响系统的正常运行。因此，需要在机组的变压器中设置开关，有效调节系统电压，防止电压出现较大波动或损耗严重的情况。风电场相关管理人员应加强对风电新能源并网技术的研究，以提高系统运行的稳定性4。4.3 建立多能互补的方式风电新能源具有较多优势，但也存在一定不足。例如，风力发电的不稳定和间歇性特征会影响电网的安全运行。为改善风电新能源存在的问题，在工作条件相对成熟的地区，采用风能、火能、电能等多种能源互补的工作方式，充分运用各项技术的优势条件，有效提升发电厂的综合效益，促使电网运行的安全性和稳定性得到进一步发展。5 风电并网技术未来发展趋势5.1 新技术与风电新能源并网技术融合目前，风能资源可采用集中开发模式，促进风电新能源技术与风电并网技术协调发展。为满足电力系统的多元化发展，国家能源局与电网公司应针对实际情况发布相应的通知，在促进电力系统集中开发的基础上，实现电力的分散发展。现阶段，陆地风电新能源的发展速度较快，海上风电新能源技术也得到了高速发展。充足和稳定的风力资源能够有效保证机组的稳定运行，充分满足电力供应的实际需求。虽然风电单机的成本逐渐降低，但是整个系统的运行成本不断增加，导致新能源系统的运行成本增加。随着各项技术的发展进步，新技术与风电新能源并网技术的有效融合，能够有效缓解运行成本过高而造成的发展问题。此外，可以运用多种备用电源，增强电力系统的灵活性和容量，促使电力系统全面发展。5.2 深度探索并网技术和风能捕获技术风电场的运行和风机控制系统易受外界因素影响，一定程度上影响电网的安全稳定运行。为有效提高风电系统的稳定性和处理故障的能力，相关工作人员需要加强对并网技术的分析研究。由于风能的密度相对较小，如何获取更大的风能是未来技术研究的主要方向。目前，优化风能捕获的最佳方式是调节叶片的直径和发电机组的转速。5.3 研发大容量的风电并网运行系统目前，我国在大容量风电系统领域的研发力度还有待加强。随着风电能源的有效运用，风电机组单机容量不断增加，进一步增加了系统的研发和设计难度。相关部门应注重对大容量、高性能、强稳定性的发电机组的研究，研发出能够满足当前及未来应用需求的控制系统5。6 结 论风电新能源是广受关注的清洁能源。随着我国风电装机容量的不断提升，风电行业得到了发展，但是风电能源存在一些问题。为解决风电新能源系统运行中存在的不利因素，提高并网性能，相关部门应明确未来的发展趋势，缓解电网运行的压力，采用多能互补的手段，减少系统运行中存在的问题，保证电压质量，从而为社会的发展进步奠定基础。参考文献：1 鲍祺龙.现阶段风电新能源于并网技术运行分析 J.价值工程，2022，41（34）：48-50.2 唐 珉，张文宝，刘建刚.风电新能源的并网技术分析 J.集成电路应用，2022，39（9）：122-123.3 宋 杰.风电新能源发展与并网技术探讨 J.长江技术经济，2021，5（增刊 1）：173-175.4 马春兰.风电新能源及其并网技术的发展现状探究 J.湖南水利水电，2020（2）：65-66.5 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